CAXA制造工程师CADCAM教案9.docx

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CAXA制造工程师CADCAM教案9

XXXXXX高等职业学校课程单元教学设计

2011-2012第二学期序号：

9

班级

月

日

星期

时数

第节

初、重复课

类型

机高1028

2

初

上机

机高1029

2

复

上机

课题名称

项目三曲面造型

任务2电风扇曲面造型与编辑2

背景分析

曲面编辑主要讲述有关曲面的常用编辑命令及操作方法，它是制造工程师的重要功能。

曲面编辑包括曲面裁剪、曲面过渡、曲面缝合、曲面拼接和曲面延伸五种主要功能，另外还有曲面优化和曲面重拟合功能。

学习目标

设定

能力（技能）目标：

通过本次课程的学习，学生能够利用曲面编辑指令进行曲面造型。

知识目标：

1、掌握CAXA制造工程师曲面编辑的方法。

态度与情感目标：

培养学生动手操作能力。

学习任务

描述

任务一：

掌握CAXA制造工程师曲面编辑的方法；

任务二：

对照老师所讲和书上例子自行练习；

任务三：

电风扇的曲面生成

教学情境

创设

由曲线生成到曲线编辑，从而类比到曲面生成到曲面编辑，由此导入新课程。

教学资源

准备

时间资源：

课前、课后和课内的设计和安排。

材料资源：

教学设计一份，教学课件一份。

设备资源：

笔记本电脑、投影仪。

环境资源：

CAD实验室

教学反思

教学过程设计

主要

步骤

教学内容

教学

方法

教学

手段

学生

活动

告知

引入

操练

深化

训练

总结

归纳

教学目标

任务一：

掌握CAXA制造工程师曲面编辑的方法；

任务二：

对照老师所讲和书上例子自行练习；

任务三：

电风扇的曲面生成。

口述

讲解

演示

教师巡视指导

教师巡视指导

提问

课件

课件

课件

课件

课件

听讲

听讲

上机练习

上机练习

教学过程实施

第页

1、告知

能力（技能）目标：

通过本次课程的学习，学生能够利用曲面编辑指令进行曲面造型。

知识目标：

1、掌握CAXA制造工程师曲面编辑的使用方法

2、引入

任务一：

掌握CAXA制造工程师曲面编辑的方法；

1、曲面裁剪

①投影线裁剪

投影线裁剪是将空间曲线沿给定的固定方向投影到曲面上，形成剪刀线来裁剪曲面。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面裁剪”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“投影线裁剪”和“裁剪”方式。

②拾取被裁剪的曲面（选取需保留的部分。

③输入投影方向。

按空格键，弹出矢量工具菜单。

④拾取剪刀线。

拾取曲线，曲线变红，裁剪完成。

②线裁剪

曲面上的曲线沿曲面法矢方向投影到曲面上，形成剪刀线来裁剪曲面。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面裁剪”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“线裁剪”和“裁剪”方式。

②拾取被裁剪的曲面（选取需保留的部分），如图所示。

③拾取剪刀线。

拾取曲线，曲线变红，如图所示，裁剪完成，如所示。

③面裁剪

剪刀曲面和被裁剪曲面求交，用求得的交线作为剪刀线来裁剪曲面。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面裁剪”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“面裁剪”、“裁剪”或“分裂”、“相互裁剪”或“裁剪曲面1”。

②拾取被裁剪的曲面（选取需保留的部分），如图所示。

③拾取剪刀曲面，裁剪完成。

如图所示。

④等参数线裁剪

以曲面上给定的等参数线为剪刀线来裁剪曲面，有裁剪和分裂两种方式。

参数线的给定可以通过立即菜单选择过点或者指定参数来确定。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面裁剪”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“等参线裁剪”方式。

②选择“裁剪”或“分裂”、“过点”或“指定参数”。

③拾取曲面，选择方向，如图所示，裁剪完成，如图所示。

⑤裁剪恢复

将拾取到的曲面裁剪部分恢复到没有裁剪的状态。

如拾取的裁剪边界是内边界，系统将取消对该边界施加的裁剪。

如拾取的是外边界，系统将把外边界回复到原始边界状态。

2、曲面过渡

在给定的曲面之间以一定的方式作给定半径或半径规律的圆弧过渡面，以实现曲面之间的光滑过渡。

曲面过渡就是用截面是圆弧的曲面将两张曲面光滑连接起来，过渡面不一定过原曲面的边界。

曲面过渡共有七种方式：

两面过渡、三面过渡、系列面过渡、曲线曲面过渡、参考线过渡、曲面上线过渡和两线过渡。

如图所示。

曲面过渡支持等半径过渡和变半径过渡。

变半径过渡是指沿着过渡面半径是变化的过渡方式。

①两面过渡—等半径

在两个曲面之间进行给定半径或给定半径变化规律的过渡，生成的过渡面的截面将沿两曲面的法矢方向摆放。

两面过渡有两种方式，即等半径过渡、变半径过渡。

等半径两面过渡有裁剪曲面、不裁剪曲面和裁剪指定曲面三种方式。

①两面过渡—变半径

变半径过渡操作步骤：

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“两面过渡”、“变半径”和是否裁剪曲面。

②拾取第一张曲面，并选择方向，如所示。

③拾取第二张曲面，并选择方向。

④拾取参考曲线，指定曲线。

⑤指定参考曲线上点并定义半径，指定点后，弹出立即菜单，在立即菜单中输入半径值。

⑥可以指定多点及其半径，所有点都指定完后，按右键确认，曲面过渡完成。

②三面过渡—等半径

在三张曲面之间对两两曲面进行过渡处理，并用一张角面将所得的三张过渡面连接起来。

若两两曲面之间的三个过渡半径相等，称为三面等半径过渡；若两两曲面之间的三个过渡半径不相等，称为三面变半径过渡。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，先选择“三面过渡”，再选择“内过渡”或“外过渡”、“等半径”或“变半径”和是否裁剪曲面，输入半径值。

②按状态栏提示，顺序拾取三张曲面，并选择方向，如图所示。

③三面过渡完成，如图所示。

③系列面过渡

系列面是指首尾相接、边界重合，并在重合边界处保持光滑连接的多张曲面的集合。

系列面过渡就是在两个系列面之间进行过渡处理。

（1）等半径系列面过渡：

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“系列面过渡”、“等半径”和是否裁剪曲面，输入半径值。

②拾取第一系列曲面，依次拾取每一系列所有曲面，拾取完后按右键确认。

③改变曲线方向（在选定曲面上点取），当显示的曲面方向与所需的不同时，点取该曲面，曲面方向改变，改变完所有需改变曲面方向后，按右键确认。

④拾取第二系列曲面，依次拾取第二系列所有曲面，拾取完后按右键确认。

⑤改变曲线方向（在选定曲面上点取），改变曲面方向后，按右键确认，系列面过渡完成，如图所示。

④曲线曲面过渡—等半径

过曲面外一条曲线，做曲线和曲面之间的等半径或变半径过渡面。

【操作】等半径过渡与变半径过渡操作步骤不同，下面分别介绍。

（1）等半径曲线曲面过渡：

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，选择“曲线曲面过渡”、“等半径”和是否裁剪曲面，输入半径值。

②拾取曲面，单击所选方向，如图所示。

③拾取曲线，曲线曲面过渡完成，如图所示。

④参考线过渡—等半径

给的一条参考线，在两曲面之间做等半径或变半径过渡，生成的相切过渡面的截面将位于垂直于参考线的平面内。

这种过渡方式尤其适用各种复杂多拐的曲面，其曲率半径较小而需要做大半径过渡的情形。

这种情况下，一般的两面过渡生成的过渡曲面将发生自交，生成不出满意、完整的过渡曲面，但在参考线过渡方式中，只要选用合适简单的参考曲线，就能获得满意的结果。

（1）等半径参考线过渡：

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，在立即菜单中选择“参考线过渡”、“等半径”和是否裁剪曲面，输入半径值。

②拾取第一张曲面，单击所选方向。

拾取第二张曲面，如图所示。

③拾取参考曲线，参考线过渡完成，如图所示。

④曲面上线过渡

两曲面做过渡，指定第一曲面上的一条线为过渡面的导引边界线的过渡方式。

系统生成的过渡面将和两张曲面相切，并以导引线为过渡面的一个边界，即过渡面过此导引线和第一曲面相切。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现在立即菜单，在立即菜单中选择“曲面上线过渡”，裁剪两面（或“裁剪曲面1”、“裁剪曲面2”、“不裁剪”）。

②拾取第一张曲面，单击选择方向，如图（a）所示。

③拾取第一张曲面上的曲线。

④拾取第二张曲面，单击选择方向，如图（b）所示。

⑤右击结束，曲面上线过渡完成，图（c）为真实感显示，图（d）为线架显示。

④两线过渡

两曲线间作过渡，生成给定半径的以两曲面的两条边界线或者一个曲面的一条边界线和一条空间脊线为边生成过渡面。

【操作】图为两线过渡立即菜单

两线过渡有两种方式：

脊线+边界线和两边界线。

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面过渡”，或者直接单击按钮，出现立即菜单，在立即菜单中选择“两线过渡”，选择“脊线+边界线”或“两边界线”，输入半径值，右击（或回车键）。

②按状态栏中提示操作。

3、曲面缝合

①曲面切矢1

曲面切矢1方式曲面缝合，即在第一张曲面的连接边界处按曲面1的切方向和第二张曲面进行连接，这样，最后生成的曲面仍保持有曲面1形状的部分。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面缝合”，或者直接单击按钮。

出现曲面缝合立即菜单，如图所示。

②选择曲面曲面切矢1的方式。

③根据状态栏提示完成操作，如图所示。

②平均切矢

平均切矢方式曲面缝合，在第一张曲面的连接边界处按两曲面的平均切矢方向进行光滑连接。

最后生成的曲面在曲面1和曲面2处都改变了形状。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面缝合”，或者直接单击按钮。

出现曲面缝合立即菜单。

②选择曲面平均切矢的方式。

③根据状态栏提示完成操作，如图所示。

4、曲面拼接

曲面拼接面是曲面光滑连接的一种方式，它可以通过多个曲面的对应边界，生成一张曲面，与这些曲面光滑相接。

曲面拼接共有三种方式：

两面拼接、三面拼接和四面拼接。

在许多物体的造型中，通过曲面生成、曲面过渡、曲面裁剪等工具生成物体的型面后，总会在一些区域留下一片空缺，我们称之为“洞”。

曲面拼接就可以对这种情形进行“补洞”处理，如图所示。

①两面拼接

当遇到要把两个曲面从对应的边界处光滑连接时，用曲面过渡的方法无法实现，因为过渡面不一定通过两个原曲面的边界。

这时就需要用到曲面拼接的功能，过曲面边界光滑连接曲面。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面拼接”，或者直接单击按钮。

出现曲面拼接立即菜单。

②选择两面拼接方式。

③根据状态栏提示完成操作，如图所示。

②三面拼接

做一曲面，使其连接三个给定曲面的指定对应边界，并在连接处保证光滑。

三个曲面在角点处两两相接，成为一个封闭区域，中间留下一个“洞”，三面拼接就能光滑拼接三张曲面及其边界而进行“补洞”处理。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面拼接”，或者直接单击按钮。

出现曲面拼接立即菜单。

②选择三面拼接方式。

③根据状态栏提示完成操作，如图（f）、（g）所示。

③四面拼接

做一曲面，使其连接四个给定曲面的指定对应边界，并在连接处保证光滑。

四个曲面在角点处两两相接，形成一个封闭区域，中间留下一个“洞”，四面拼接就能光滑拼接四张曲面及其边界而进行“补洞”处理。

【操作】

①单击主菜单“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面拼接”，或者直接单击按钮。

出现曲面拼接立即菜单，如图所示。

②选择四面拼接方式。

③根据状态栏提示完成操作，如图所示。

5、曲面延伸

把原曲面按所给长度沿相切的方向延伸出去，扩大曲面。

延伸曲面有两种方式：

长度延伸和比例延伸。

【操作】

①单击“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面延伸”或单击按钮，出现立即菜单，如图所示。

②在立即菜单中选择“长度延伸”或“比例延伸”方式，输入长度或比例值。

③状态栏中提示“拾取曲面”，单击曲面，延伸完成，如图所示。

6、曲面优化

在实际应用中，有时生成的曲面的控制顶点很密很多，会导致对这样的曲面处理起来很慢，甚至会出现问题。

曲面优化功能就是在给定的精度范围之内，尽量去掉多余的控制顶点，使曲面的运算效率大大提高。

【操作】

①单击“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面优化”或单击按钮。

②在立即菜单中选择“保留原曲面”或“删除原曲面”方式，输入精度值。

③状态栏中提示“拾取曲面”，单击曲面，优化完成。

7、曲面重拟合

在很多情况下，生成的曲面是NURBS表达的（即控制顶点的权因子不全为1），或者有重节点，这样的曲面在某些情况下不能完成运算。

这时，需要把曲面修改为B样条表达形式（没有重节点，控制顶点权因子全部是1）。

曲面重拟合功能就是把NURBS曲面在给定的精度条件下拟合为B样条曲面

①单击“造型”，指向“曲面编辑”，单击“曲面重拟合”或单击按钮。

②在立即菜单中选择“保留原曲面”或“删除原曲面”方式，输入精度值。

③状态栏中提示“拾取曲面”，单击曲面，拟合完成。

3、操练

任务二：

对照老师所讲和书上例子自行练习；

4、深化

任务三：

电风扇的曲面生成

5、训练

6、归纳总结